Описание установки и методика проведения работы
Электрическая схема установки по изучению свойств ферромагнетика приведена на рис.2. Установка состоит из испытуемого образца в виде тора с двумя обмотками и , интегрирующей цепочки , электронного осциллографа ЭО, амперметра А, вольтметра V, сопротивления и реостата R. Ферромагнитный образец представляет собою сердечник тороида. Для наблюдения на экране осциллографа петли гистерезиса на горизонтально отклоняющие пластины подается напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля и на вертикально отклоняющие пластины подается напряжение пропорциональное магнитной индукции.
Намагничивающая обмотка N1 питается переменным током. Реостат R служит для регулировки тока, протекающего по намагничивающей обмотке N1. Сила тока I , проходящего по намагничивающей катушке, измеряется амперметром А. Падение напряжения на сопротивлении подается на усилитель, выход которого подключается к пластинам осциллографа, отклоняющим электронный луч в горизонтальном направлении. Напряженность магнитного поля H определяется силою тока I, проходящего по намагничивающей катушке с числом витков N1 :
, (5)
где l – длина тороида.
Рис.2.
Во вторичной обмотке с числом витков N2 наводится эдс индукции :
(6)
где скорость изменения индукции В магнитного поля со временем t ,
S – площадь поперечного сечения тороида.
На выходе вторичной обмотки включается интегрирующая цепочка , у которой , вследствие чего ток , протекающий через емкость, определяется формулой
, (7)
Сопротивление выбирается достаточно большим, чтобы его включение в цепь обмотки не вызвало падения напряжения в ней. Напряжение U, измеряемое вольтметром V, с емкости С подается через усилитель на пластины осциллографа, отклоняющие электронный луч в вертикальном направлении.
Напряжение на конденсаторе U определяется следующим образом:
(8)
Индукция В магнитного поля рассчитывается по формуле:
(9)
Зная параметры установки, измеряя значения силы тока I на намагничивающей катушке N2 и напряжения U на конденсаторе С, можно рассчитать напряженность Н и индукцию В магнитного поля в исследуемом ферромагнитном образце.
Рис. 3.
Таким образом, на горизонтальные пластины осциллографа подается напряжение, пропорциональное Н, на вертикальные – пропорциональное В, в результате чего за один период изменения переменного тока электронный луч на экране отобразит кривую зависимости индукции В = В (Н ) – петлю гистерезиса. При различных значениях напряженности Н магнитного поля наблюдаются различные петли гистерезиса. Увеличивая от нуля силу тока I в намагничивающей обмотке N1, получают семейство петель гистерезиса (см. рис. 3 ). Верхняя точка петли гистерезиса лежит на кривой намагничивания. Значит, для построения кривой намагничивания достаточно определить значения Н и В вершин петель гистерезиса от Н = 0 до насыщения намагничивания.